Все для дітей


Я. Перельман
"Цікава фізика". Книга 1.
Глава 6. Теплові явища

ЧОМУ ЛІД СЛИЗЬКИЙ?

На гладко натертому підлозі легше втратити, ніж на звичайному. Здавалося б, те ж саме повинно відбуватися на льоду, тобто гладкий лід повинен бути більш сковзька, ніж лід горбкуватий, шорсткий.

Але якщо вам траплялося везти навантажені ручні санки через нерівну, горбисту крижану поверхню, ви могли переконатися, що, всупереч очікуванням, сани прослизали по такій поверхні помітно легше, ніж з гладкою. Шорсткий лід більш сковзька, ніж дзеркально гладкий! Це пояснюється тим, що слизькість льоду залежить головним чином не від гладкості, а від абсолютно особливої причини: від того, що температура плавлення льоду знижується при збільшенні тиску.

Розберемо, що відбувається, коли ми катаємося на санях або на ковзанах. Стоячи на ковзанах, ми спираємося на дуже маленьку площу, всього в кілька квадратних міліметрів. І на цю невелику площу цілком тисне вага нашого тіла. Якщо ви згадайте сказане в другому розділі про тиск, то зрозумієте, що ковзаняр тисне на лід зі значною силою. Під великим тиском лід тане при зниженій температурі; якщо, наприклад, лід має температуру - 5°, а тиск ковзанів знизило точку плавлення льоду, попираемого ковзанами, більш ніж на 5°, то ці частини льоду будуть танути [Теоретично можна обчислити, що для зниження точки танення льоду на 1° потрібен досить значний тиск 130 кг на квадратний сантиметр. Виробляють чи сани або ковзаняр таке величезне тиск на лід? Якщо розподілити вага саней (або ковзаняра) на поверхню полозів (або ковзанів), то вийдуть числа набагато менші. Це доводить, що до льоду прилягає впритул далеко не вся поверхня полоза, а лише незначна частина її]. Що ж виходить? Тепер між полозами ковзанів і льодом знаходиться тонкий шар води, - не дивно, що ковзаняр ковзає. І як тільки він перемістить ноги в інше місце, там станеться те ж саме. Всюди під ногами ковзаняра лід перетворюється на тонкий шар води. Такими властивостями з усіх існуючих тел володіє тільки лід; один радянський фізик назвав його "єдиним слизьким тілом в природі". Інші гладкі тіла, але не скользки.

[При теоретичному розрахунку передбачається, що при плавленні і лід, і вода перебувають під однаковим тиском. Автор описує приклади, коли вода, що утворюється при плавленні, знаходиться при атмосферному тиску. В цьому випадку потрібно менший тиск для пониження точки танення льоду. - Прим. ред. ]

Тепер ми можемо повернутися до питання про те, гладкий або шорсткий лід більш сковзька. Ми знаємо, що один і той же вантаж тисне тим сильніше, ніж на меншу площу він спирається. У якому ж випадку людина надає на опору більший тиск: коли він стоїть на дзеркально гладкому або на шероховатом льоду? Ясно, що в другому випадку: адже тут він спирається лише на деякі виступи і горбки шорсткої поверхні. А чим більше тиск на лід, тим рясніше плавлення і, отже, лід тим більше сковзька (якщо тільки полоз досить широкий; для вузького полоза ковзанів, врізається в горбки, це неприложимо - енергія руху витрачається тут на срезывание горбків).

Зниженням точки танення льоду під значним тиском пояснюється і безліч інших явищ повсякденного життя. Завдяки цій особливості льоду окремі шматки його змерзаються разом, якщо їх сильно здавлювати. Хлопчик, стискаючи в руках грудки снігу при грі в сніжки, несвідомо користується саме цією властивістю льодяних крупинок (сніжинок) змерзаються під посиленим тиском, що знижує температуру їх танення. Катаючи сніжний ком для "снігової баби", ми знову-таки користуємося зазначеної особливістю льоду: сніжинки в місцях дотику, в нижній частині грудки, змерзаються під вагою надавливающей на них маси. Ви розумієте тепер, звичайно, чому в сильні морози сніг утворює розсипаються сніжки, а "баба" погано ліпиться. Під тиском ніг перехожих сніг на тротуарах поступово ущільнюється в лід: сніжинки змерзаються в суцільний шар.

Цікава фізика Я. Перельмана

 






Система Orphus

ПІДТРИМАЙТЕ САЙТ!

Вам сподобався наш сайт, і ви хотіли б підтримати його? Це дуже просто: розкажіть про нас друзям!
ДЕТАЛЬНІШЕ

  © 2014 Все для дітей